JP3595244B2

JP3595244B2 - Filling machine

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Publication number: JP3595244B2
Application number: JP2000168703A
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Inventors: 伸鈴木; 一郎光武
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: US6530402B2; US20020000259A1; JP2001348092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の容器に飲料または医薬品等の流体を充填する充填機に関し、特に、各容器に一定量の流体を充填するために各容器に注入される流体の流量を電磁流量計を用いて監視する充填機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各容器に充填される流体を一定量に制御する方法として、流体が注入されている容器の重量を監視する方法と、容器に流体を注入する注入管を流れる流量を監視する方法とがある。流量を監視する方法では、流量計として渦流量計、オーバル流量計、電磁流量計等の利用が考えられる。渦流量計およびオーバル流量計は流路に構造物があるので、流路に堆積物が生じる可能性がある。このため、渦流量計およびオーバル流量計の使用は、衛生およびメンテナンスの観点から好ましくない。そこで、流路に何も構造物をもたない電磁流量計を用いた充填機が製品化されている。
【０００３】
図１２は、電磁流量計を用いた従来の充填機の全体構成を示すブロック図である。
この充填機には、多数の注入管２０２ａ〜２０２ｎが並設されている。各注入管２０２ａ〜２０２ｎには、それぞれバルブ２０３ａ〜２０３ｎが設けられている。また、各注入管２０２ａ〜２０２ｎには、それぞれ検出器２０５ａ〜２０５ｎと変換器２０６ａ〜２０６ｎとから構成される電磁流量計が設けられている。各注入管２０２ａ〜２０２ｎの電磁流量計は、それぞれ注入管２０２ａ〜２０２ｎ内の流体に交番磁界を印加して、これにより生ずる起電力を基に注入管２０２ａ〜２０２ｎ内の流量を算出する。変換器２０６ａ〜２０６ｎで算出された流量を示す流量信号は、制御部２０８ａ〜２０８ｎにそれぞれ出力される。
【０００４】
制御部２０８ａ〜２０８ｎは、各注入管２０２ａ〜２０２ｎに設けられたバルブ２０３ａ〜２０３ｎの開閉をそれぞれ制御する。各制御部２０８ａ〜２０８ｎは、それぞれ、各バルブ２０３ａ〜２０３ｎを開いた後、各電磁流量計の変換器２０６ａ〜２０６ｎから出力された流量信号を基に各容器２０１ａ〜２０１ｎに注入された流体の総和を算出して、この総和が設定値に達した時点で各バルブ２０３ａ〜２０３ｎを閉じる。各制御部２０８ａ〜２０８ｎが各バルブ２０３ａ〜２０３ｎを閉じる基準となる上記設定値は、温度および湿度等が変化してもすべての容器２０１ａ〜２０１ｎに一定量の流体が充填されるよう、充填機運転前に各制御部２０８ａ〜２０８ｎで個別に調整される。
【０００５】
次に、図１２に示した従来の充填機で用いられる電磁流量計について、さらに説明する。以下では検出器２０５ａと変換器２０６ａと構成される電磁流量計を例に説明するが、検出器２０５ｂ〜２０５ｎと変換器２０６ａ〜２０６ｎとからそれぞれ構成される電磁流量計も同じ構成を有している。
【０００６】
図１３は、検出器２０５ａと変換器２０６ａとからなる電磁流量計の一構成例を示すブロック図である。
励磁部２６３から励磁コイル２５１ａ，２５１ｂに、所定周波数の励磁電流２６３ｃが出力される（励磁電流２６３ｃの周波数を励磁周波数という）。励磁コイル２５１ａ，２５１ｂは、この励磁電流２６３ｃにより励磁されて交番磁界を発生する。このような磁界が注入管２０２ａ内の流体に印加されると、電磁誘導により、磁界の方向および流体の流れ方向の両方に直交する方向に、平均流速に比例した振幅を有する起電力が発生する。この起電力に基づく交流電圧信号は、注入管２０２ａの内壁に対向して取り付けられた電極２５２ａ，２５２ｂにより取り出される。
【０００７】
電極２５２ａ，２５２ｂにより取り出された交流電圧信号は、増幅部２６５で交流増幅され、交流流速信号２６５ｓとしてサンプルホールド部２６６に出力される。一方、サンプルホールド部２６６へはサンプリング制御部２６４からサンプリング信号２６４ｓ，２６４ｔが出力される。サンプリング信号２６４ｓ，２６４ｔはそれぞれ交流流速信号２６５ｓの正側，負側をサンプリングするタイミングを示す信号であり、励磁周波数と同じ周波数を有している。サンプルホールド部２６６では、サンプリング信号２６４ｓ，２６４ｔにしたがって交流流速信号２６５ｓがサンプリングされ、平均流速に応じて直流電位が変化する直流流速信号２６６ｓが出力される。
【０００８】
サンプルホールド部２６６から出力された直流流速信号２６６ｓは、Ａ／Ｄ変換部２６７でディジタル信号に変換されてから、演算処理部２６８に入力される。演算処理部２６８では、入力信号に対して所定の演算処理を実行することにより、注入管２０２ａ内の平均流量が算出される。この平均流量を示すディジタル信号は、励磁周波数と同じ周波数で、流量信号として出力部２６９から図１２に示した制御部２０８ａに出力される。
【０００９】
図１４は、図１３に示した電磁流量計の各部の信号を示すタイミングチャートであり、（Ａ）は励磁部２６３により励磁コイル２５１ａ，２５１ｂに印加された電圧（ここでは励磁電圧とよぶ）２６３ｖ、（Ｂ）は増幅部２６５から出力された交流流速信号２６５ｓ、（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれサンプリング制御部２６４から出力されたサンプリング信号２６４ｓ，２６４ｔ、（Ｅ）はサンプルホールド部２６６から出力された直流流速信号２６６ｓである。
【００１０】
励磁電圧２６３ｖは図１４（Ａ）に示すような矩形波であるので、励磁電圧２６３ｖの極性が切り替わる時点で微分ノイズが発生する。この微分ノイズは、磁界印加により発生する起電力に基づく交流電圧信号に重畳される。このため、図１４（Ｂ）において実線で示すように、交流流速信号２６５ｓの各パルスの冒頭部にスパイクが現れる。
また、図１３に示した電磁流量計に商用電源が供給されている場合には、この商用電源に由来する交流ノイズが注入管２０２ａを介して交流流速信号２６５ｓに重畳してしまう。しかし、励磁電圧２６３ｖの周波数が商用電源の周波数の１／（偶数）であれば、交流ノイズに基づく誤差を除去できる。なお、図１４（Ｂ）の点線は、励磁電圧２６３ｖの周波数が商用電源の周波数の１／２である場合、すなわち２５Ｈｚまたは３０Ｈｚの場合の波形を示している。
【００１１】
そこで、図１３に示した電磁流量計では、商用電源２０９からタイミングを抽出するタイミング信号発生部２６２を設けている。このタイミング信号発生部２６２は、商用電源２０９から抽出したタイミングを基に、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚのタイミング信号２６２ａを生成する。このタイミング信号２６２ａで励磁部２６３およびサンプリング制御部２６４がタイミング制御される。このとき、図１４（Ｃ）および（Ｄ）に示すようにサンプリング信号２６４ｓ，２６４ｔによるサンプリング期間を交流流速信号２６５ｓの各パルスの終焉部に設定することで、微分ノイズに基づく誤差および交流ノイズに基づく誤差の両方を除去できる。
【００１２】
しかし、この場合、電磁流量計の変換器２０６ａから流量信号が出力される周波数は、励磁周波数と同じく、高々２５Ｈｚまたは３０Ｈｚである。図１５は、バルブ２０３ａが開いてから閉じるまでの注入管２０２ａ内の流量（一点鎖線）と変換器２０６ａから出力される流量信号（実線）との関係を示す図である。この図の横軸は時間、縦軸は流量である。この図からも分かるように、容器２０１ａ内に注入された量を流量信号から推定する場合、流量信号の周波数が小さいと誤差が大きくなる。単位時間あたりの流量を大きくして充填時間短縮を図る場合や、小型の容器に流体を充填する場合には、上記の周波数では誤差が大きくなり、すべての容器２０１ａ〜２０１ｎに再現性よく一定量の流体を充填できないという問題があった。
【００１３】
図１６は、検出器２０５ａと変換器２０６ａとからなる電磁流量計の他の構成例を示すブロック図である。この図において、図１３と同一部分を同一符号をもって示す。
図１６に示した電磁流量計では、タイミング信号発生部３６２は、クロック信号発生部３６１から出力されるクロック信号３６１ｓを分周して、タイミング信号３６２ｓを生成する。分周する比率を調整することで、タイミング信号３６２ｓの周波数を５０Ｈｚまたは６０Ｈｚよりも高くできる。これにより、流量信号の出力周波数（すなわち励磁周波数）を２５Ｈｚまたは３０Ｈｚよりも高くできる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１６に示した電磁流量計を充填機に用いると、次のような問題があった。図１７は、この問題点を説明するためのタイミングチャートであり、（Ａ）は変換器２０６ｂの励磁電圧２６３ｖ、（Ｂ）および（Ｃ）は変換器２０６ａの励磁電圧２６３ｖおよび交流流速信号２６５ｓである。変換器２０６ａ，２０６ｂは、隣同士の注入管２０２ａ，２０２ｂにそれぞれ設けられた電磁流量計の変換器である。
図１２に示した充填機では、多数の容器２０１ａ〜２０１ｎに連続的に充填する必要があるので、各注入管２０２ａ〜２０２ｎは互いに近接配置されている。特に、容器２０１ａ〜２０１ｎが小型の場合は、各注入管２０２ａ〜２０２ｎの密着度がかなり高くなる。このような場合、矩形波励磁の切替時に発生する微分ノイズは、励磁コイル２５１ａ，２５１ｂからの漏れ磁束として、電磁流量計相互で影響を及ぼし合う。
【００１５】
その一方、図１６に示した電磁流量計では、各変換器２０６ａ〜２０６ｎが個別のクロック信号３６１ｓを基に励磁タイミングを決定しているので、各電磁流量計間で励磁周波数に微小なばらつきが生じてしまう。このような場合、当初各変換器２０６ａ〜２０６ｎの励磁が同期していたとしても、時間経過と共に徐々にずれが生じてくる。そして、変換器２０６ａのサンプリング期間（図１７（Ｃ）の斜線部分）に変換器２０６ｂの励磁電圧２６３ｖの極性が切り替わる（図１７（Ａ））と、変換器２０６ａからの流量信号に誤差が含まれることになる。隣りの電磁流量計からの微分ノイズの影響で交流流速信号２６５ｓにスパイクが発生し、このスパイクがサンプリングされてしまうのである。
このとき流量信号に含まれる誤差は不確定な誤差であり、充填機運転前の調整でも除去できない。このため、注入管２０２ａから流体が順次充填される複数の容器２０１ａの間で充填量が変化してしまう。すなわち、図１６に示した電磁流量計を用いると、充填量に関する再現性が悪くなるという問題があった。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、短時間で再現性よく流体を充填できる充填機を提供することにある。また、他の目的は、小型の容器に再現性よく流体を充填できる充填機を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の充填機は、多数の容器のそれぞれに流体を注入する互いに近接配置された多数の注入管と、各注入管毎に設けられかつ開信号および閉信号に基づき各注入管をそれぞれ開閉するバルブと、各注入管毎に設けられかつ各注入管内の流体に交番磁界を印加することにより生ずる起電力に基づき流量を算出して流量信号を出力する電磁流量計と、各バルブのそれぞれに開信号を出力すると共に、開信号出力後に各電磁流量計から出力された流量信号に基づき各容器に一定量の流体が充填されるように各バルブのそれぞれに閉信号を出力する制御手段と、各電磁流量計における励磁周波数を所望の周波数に設定する励磁周波数設定手段と、各電磁流量計における励磁タイミングを同期させる同期手段とを備え、励磁周波数設定手段は、電磁流量計のうちの１つに含まれかつこの電磁流量計のクロック信号を分周して所望の値の周波数を有する同期信号を生成する同期信号発生手段により構成され、同期手段は、電磁流量計のうちの１つで生成された同期信号を他のすべての電磁流量計に伝送する同期信号線と、各電磁流量計のそれぞれに含まれかつ同期信号に同期して励磁を行う励磁手段とにより構成される。このように構成することで、１つの電磁流量計で生成された同期信号に、すべての電磁流量計の励磁を同期させることができる。その結果、励磁周波数を例えば２５Ｈｚまたは３０Ｈｚより高く設定しても、各電磁流量計間で励磁タイミングの同期がとれるため、近接する電磁流量計からの微分ノイズによる影響が、流量信号に与えられることを防止できる。
【００１９】
また、本発明の充填機は、多数の容器のそれぞれに流体を注入する互いに近接配置された多数の注入管と、各注入管毎に設けられかつ開信号および閉信号に基づき各注入管をそれぞれ開閉するバルブと、各注入管毎に設けられかつ各注入管内の流体に交番磁界を印加することにより生ずる起電力に基づき流量を算出して流量信号を出力する電磁流量計と、各バルブのそれぞれに開信号を出力すると共に、開信号出力後に各電磁流量計から出力された流量信号に基づき各容器に一定量の流体が充填されるように各バルブのそれぞれに閉信号を出力する制御手段と、各電磁流量計における励磁周波数を所望の周波数に設定する励磁周波数設定手段と、各電磁流量計における励磁タイミングを同期させる同期手段とを備え、励磁周波数設定手段は、各電磁流量計のそれぞれに含まれかつその電磁流量計のクロック信号を分周して所望の値の周波数を有する第１のタイミング信号を生成するタイミング信号発生手段により構成され、同期手段は、各電磁流量計のそれぞれに含まれかつすべての電磁流量計で共通に得られる交流信号を基に第１のタイミング信号のタイミングを所定の周期で補正するタイミング補正手段と、各電磁流量計のそれぞれに含まれかつ第１のタイミング信号に同期して励磁を行う励磁手段とにより構成される。各電磁流量計で生成された第１のタイミング信号のタイミングに仮にずれが生じたとしても、各電磁流量計で共通に得られる交流信号を基にタイミングを補正できるので、すべての電磁流量計の励磁を同期させることができる。その結果、励磁周波数を例えば２５Ｈｚまたは３０Ｈｚより高く設定しても、各電磁流量計間で励磁タイミングの同期がとれるため、近接する電磁流量計からの微分ノイズによる影響が、流量信号に与えられることを防止できる。
【００２０】
この場合、同期手段が利用する交流信号は、交流電源から各電磁流量計に共通に供給される交流電流である。あるいは、１つの交流電源から出力される交流電流により発生する交流ノイズである。
また、同期手段のタイミング補正手段は、交流信号から第２のタイミング信号を抽出する手段と、第１のタイミング信号のタイミングと第２のタイミング信号のタイミングとが概ね一致する時点で第１のタイミング信号のタイミングを補正する手段とを備える。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。ここで「充填」とは、容器に予め設定された量の流体を注入することをいい、必ずしも容器に流体を満たすことを意味するとは限らない。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の充填機の全体構成を示すブロック図である。
この充填機には多数の注入管２ａ〜２ｎが並設されている。各注入管２ａ〜２ｎは、多数の容器１ａ〜１ｎのそれぞれに、飲料または医薬品等の導電性を有する流体を注入するものである。各注入管２ａ〜２ｎにはそれぞれバルブ３ａ〜３ｎが設けられている。各バルブ３ａ〜３ｎは後述する開閉信号に基づきそれぞれ注入管２ａ〜２ｎを開閉して、各容器１ａ〜１ｎへの流体の注入を制御する。
【００２２】
また、各注入管２ａ〜２ｎにはそれぞれ電磁流量計が設けられている。各注入管２ａ〜２ｎの電磁流量計は、それぞれ検出器５ａ〜５ｎと変換器６ａ〜６ｎとから構成される。各注入管２ａ〜２ｎ同士は互いに近接しているので、各注入管２ａ〜２ｎに取り付けられた検出器５ａ〜５ｎ同士も互いに近接している。各変換器６ａ〜６ｎは同期信号線７により接続されている。
検出器５ａ〜５ｎは、それぞれ注入管２ａ〜２ｎ内の流体に交番磁界を印加して、これにより生ずる起電力に基づく交流電圧信号を変換器６ａ〜６ｎに出力する。また、変換器６ａ〜６ｎは、それぞれ検出器５ａ〜５ｎから出力された交流電圧信号を演算処理して、注入管２ａ〜２ｎ内の流量を算出する。変換器６ａ〜６ｎで算出された流量を示す流量信号は、それぞれ制御部８ａ〜８ｎに出力される。
【００２３】
各制御部８ａ〜８ｎは、各注入管２ａ〜２ｎに設けられたバルブ３ａ〜３ｎのそれぞれに開閉信号を出力する。各制御部８ａ〜８ｎは、開信号を出力して各バルブ３ａ〜３ｎを開いた後、各電磁流量計の変換器６ａ〜６ｎから出力された流量信号を基に各容器１ａ〜１ｎに注入された流体の総和をそれぞれ算出して、この総和が設定値に達した時点で閉信号を出力して各バルブ３ａ〜３ｎをそれぞれ閉じる。各制御部８ａ〜８ｎが閉信号を出力する基準となる上記設定値は、温度および湿度等が変化してもすべての容器１ａ〜１ｎに一定量の流体が充填されるよう、充填機運転前に各制御部８ａ〜８ｎで個別に調整される。
【００２４】
次に、図１に示した充填機で用いられる電磁流量計について、さらに説明する。図２は、検出器５ａと変換器６ａとからなる電磁流量計の構成を示すブロック図である。
検出部５ａは、励磁コイル５１ａ，５１ｂと、電極５２ａ，５２ｂと、アースリング５３とから構成される。励磁コイル５１ａ，５１ｂは、励磁電流６３ｃにより励磁されて交番磁界を発生する一対のコイルであり、発生する磁界の方向が注入管２ａ内の流れ方向と直交するように注入管２ａの外周に配設されている。電極５２ａ，５２ｂは、その先端部が注入管２ａの内壁に面しており、注入管２ａ内に分布する磁界と直交する方向に取り付けられている。アースリング５３は、電極５２ａ，５２ｂによる信号検出精度を高めるためのものであり、基準電位５４に電気的に接続されている。
【００２５】
変換部６ａは、クロック信号発生部６１と、同期信号発生部６２と、励磁部６３と、サンプリング制御部６４と、増幅部６５と、サンプルホールド部６６と、Ａ／Ｄ変換部６７と、演算処理部６８と、出力部６９と、同期信号入出力端子７０とから構成される。
クロック信号発生部６１は、変換器６ａの動作の基準となるクロック信号６１ｓを出力する。
同期信号発生部６２は、クロック信号発生部６１から出力されたクロック信号６１ｓを分周して、所望の周波数の同期信号６２ｓを生成する。ただし、同期信号発生部６２はＯＮ／ＯＦＦ切替可能があり、変換器６ａ〜６ｎのうち１個の変換器の同期信号発生部６２のみがＯＮに設定される。ここでは、説明の都合上、変換器６ａの同期信号発生部６２のみがＯＮに設定されており、他の変換器６ｂ〜６ｎの同期信号発生部６２はＯＦＦに設定されているものとする。
【００２６】
励磁部６３は、矩形波からなる所定周波数の電圧（ここでは励磁電圧とよぶ）６３ｖを検出部５ａの励磁コイル５１ａ，５１ｂに印加して、励磁コイル５１ａ，５１ｂに励磁電流６３ｃを供給する。この励磁部６３は、同期信号発生部６２から出力された同期信号６２ｓに同期して、励磁電圧６３ｖの極性を切り替える。
サンプリング制御部６４は、同期信号発生部６２から出力された同期信号６２ｓを基に、サンプルホールド部６６のスイッチ６６ａ，６６ｂをそれぞれＯＮするサンプリング信号６４ｓ，６４ｔを生成する。サンプリング信号６４ｓ，６４ｔの周波数は共に同期信号の周波数の１／２であり、サンプリング信号６４ｓ，６４ｔの位相は互いに半周期ずれている。
また、同期信号発生部６２と励磁部６３とサンプリング制御部６４との接続点は、同期信号入出力端子７０を介して、同期信号６２ｓを他のすべての電磁流量計の変換器６ｂ〜６ｎに伝送する同期信号線７に接続されている。
【００２７】
増幅部６５は、検出部５ａの電極５２ａ，５２ｂからの交流電圧信号をそれぞれ交流増幅する増幅器６５ａ，６５ｂと、各増幅器６５ａ，６５ｂで増幅された交流電圧信号を合成して交流流速信号６５ｓとして出力する増幅器６５ｃとから構成される。
サンプルホールド部６６は、スイッチ６６ａと抵抗６６ｃとキャパシタ６６ｅとからなる第１のサンプルホールド回路と、スイッチ６６ｂと抵抗６６ｄとキャパシタ６６ｆとからなる第２のサンプルホールド回路と、差動増幅器６６ｇとから構成される。このような構成のサンプルホールド部６６は、サンプリング制御部６４から出力されるサンプリング信号６４ｓ，６４ｔにしたがって交流流速信号６５ｓをサンプリングして、直流流速信号６６ｓとして出力する。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換部６７は、サンプルホールド部６６から出力された直流流速信号６６ｓをディジタル信号に変換する。演算処理部６８は、Ａ／Ｄ変換部６７から出力されたディジタル信号に対して演算処理を行うことにより、注入管２ａ内の平均流量を算出する。出力部６９は、演算処理部６８から出力された平均流量を示すディジタル信号を、図１に示した制御部８ａに出力する。
以上の構成のうち、同期信号発生部６２、サンプリング制御部６４および演算処理部６８は、ＣＰＵにより実現される。
【００２９】
ここでは、検出器５ａと変換器６ａとから構成される電磁流量計の構成を説明したが、検出器５ｂ〜５ｎと変換器６ａ〜６ｎとからそれぞれ構成される電磁流量計も同様の構成を有している。そして、変換器６ａのＯＮに設定された同期信号発生部６２により、各電磁流量計における励磁周波数を所望の値に設定する励磁周波数設定手段が構成され、同期信号線７と各変換器６ａ〜６ｎの励磁部６３とにより、各電磁流量計における励磁タイミングを同期させる同期手段が構成される。
【００３０】
次に、図２に示した検出器５ａと変換器６ａとからなる電磁流量計の動作を説明する。
図３は、図２に示した電磁流量計の各部の信号を示すタイミングチャートであり、（Ａ）はクロック信号発生部６１から出力されたクロック信号６１ｓ、（Ｂ）は同期信号発生部６２から出力された同期信号６２ｓ、（Ｃ）は励磁部６３により印加された励磁電流６３ｖ、（Ｄ）は増幅部６５から出力された交流流速信号６５ｓ、（Ｅ），（Ｆ）はそれぞれサンプリング制御部６４から出力されたサンプリング信号６４ｓ，６４ｔ、（Ｇ）はサンプルホールド部６６から出力された直流流速信号６６ｓである。
また、図４は、隣同士の注入管２ａ，２ｂに設けられた電磁流量計の変換器６ａ，６ｂそれぞれの励磁電圧６３ｖの位相関係を示すタイミングチャートであり、（Ａ）は変換器６ｂの励磁電圧６３ｖ、（Ｂ）は変換器６ａの励磁電圧６３ｖである。
【００３１】
同期信号発生部６２では、図３（Ａ）に示すような例えば８ＭＨｚのクロック信号６１ｓが分周されて、図３（Ｂ）に示すような例えば１７０Ｈｚの同期信号６２ｓが生成される。同期信号発生部６２で生成された同期信号６２ｓは、変換器６ａの励磁部６３およびサンプリング制御部６４に与えられると共に、同期信号線７を介して、他の変換器６ｂ〜６ｎの励磁部６３およびサンプリング制御部６４にも与えられる。
励磁部６３からは、例えば図３（Ｃ）に示すような振幅２０Ｖの矩形波からなる励磁電圧６３ｖが検出器５ａの励磁コイル５１ａ，５１ｂに印加される。この励磁電圧６３ｖの極性は同期信号６２ｓに同期して切り替えられるので、励磁電圧６３ｖの周波数は８５Ｈｚとなる。したがって、励磁コイル５１ａ，５１ｂからは８５Ｈｚの交番磁界が発生する。
【００３２】
注入管２ａ内の流体に磁界が印加されると、電磁誘導により、磁界の方向および流体の流れ方向の両方に直交する方向に、平均流速に比例した振幅を有する起電力が発生する。この起電力に基づく交流電圧信号は、一対の電極５２ａ，５２ｂにより取り出されて、増幅部６５で交流増幅された後、交流流速信号６５ｓとしてサンプルホールド部６６に出力される。
【００３３】
一方、すべての変換器６ａ〜６ｎの励磁部６３は、同期信号６２ｓに同期して動作する。このため、すべての変換器６ａ〜６ｎの励磁部６３によりそれぞれ印加される励磁電圧６３ｖの位相は、例えば図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように完全に一致する。微分ノイズは励磁電圧６３ｖの極性が切り替わるときに発生するので、この場合、各変換器６ａ〜６ｎの励磁電圧６３ｖに起因する微分ノイズは同時に発生することになる。このため、近接する電磁流量計（例えば変換器６ｂ）からの微分ノイズが起電力に基づく交流電圧信号に重畳されたとしても、交流流速信号６５ｓにスパイクが現れるのは、図３（Ｄ）に示すように各パルスの冒頭部のみとなる。したがって、交流流速信号６５ｓのサンプリング期間を、図３（Ｅ）および（Ｆ）に示すように各パルスの終焉部に設けることにより、スパイクがサンプリングされることを防止できる。
【００３４】
サンプリング制御部６４からサンプリング信号６４ｓが出力されている期間は、サンプルホールド部のスイッチ６６ａがＯＮとなる。このため、交流流速信号６５ｓの正側の終焉部は、抵抗６６ｃおよびキャパシタ６６ｅで積分されて、差動増幅器６６ｇの非反転入力端子（＋）に入力される。同様に、サンプリング信号６４ｔが出力されている期間はスイッチ６６ｂがＯＮとなるので、交流流速信号６５ｓの負側の終焉部は抵抗６６ｄおよびキャパシタ６６ｆで積分されて、差動増幅器６６ｇの反転入力端子（−）に入力される。差動増幅器６６ｇでは２つの入力信号の差分がとられて、注入管２ａ内の平均流速に応じて図３（Ｇ）に示す直流電位が変化する直流流速信号６６ｓが生成される。
この直流流速信号６６ｓには、変換器６ａの励磁電圧６３ｖに起因する微分ノイズによる誤差はもちろんのこと、他の変換器６ａの励磁電圧６３ｖに起因する微分ノイズによる誤差も含まれていない。つまり、直流流速信号６６ｓには不確定な誤差は含まれていない。
【００３５】
差動増幅器６６ｇの出力端子から出力された直流流速信号６６ｓは、Ａ／Ｄ変換部６７でディジタル信号に変換されてから、演算処理部６８に入力される。演算処理部６８では、入力信号が示す注入管２ａ内の平均流速に、注入管２ａの断面積を乗ずることで、平均流量が求められる。この平均流量を示すディジタル信号は、励磁周波数と同じ８５Ｈｚで、流量信号として出力部６９から図１に示した制御部８ａに出力される。
【００３６】
図５は、バルブ３ａが開いてから閉じるまでの注入管２ａ内の流量（一点鎖線）と変換器６ａから出力される流量信号（実線）との関係を示す図である。この図の横軸は時間、縦軸は流量である。
図１に示した制御部８は、バルブ３ａに開信号を出力した後、電磁流量計の変換器６ａから順次出力される流量信号が示す流量を積算する。そして、この積算値から容器１ａに注入された流体の総和を算出して、この総和が設定値に達した時点でバルブ３ａに閉信号を出力する。このように、制御部８は変換器６ａからの流体信号を基に容器１ａへの注入量を推定するので、流量サンプルとなる流量信号が多い方がよい。
【００３７】
図１３に示した従来からある電磁流量計と図２に示した電磁流量計とを対比すると、前者の励磁周波数は高々２５Ｈｚまたは３０Ｈｚであるのに対して、後者の励磁周波数は８５Ｈｚである。したがって、図２に示した電磁流量計を用いた充填機によれば、従来よりも正確な充填量の制御が可能となる。
【００３８】
以上のように、図２に示した構成を有する電磁流量計を用いることで、励磁周波数を従来より高くしても、隣接する電磁流量計で発生する微分ノイズによる不確定な誤差を測定流量から除去できる。このため、容器１ａへの流体充填時間を短縮する場合や、小型の容器１ａに流体を充填する場合でも、注入管２ａから流体が順次充填される複数の容器１ａの間で、一定量の流体を充填できる。よって、図２に示した電磁流量計を用いることで、このような場合でも良い再現性を得られる。
さらに、すべての変換器６ａ〜６ｎからの測定流量に不確定な誤差が含まれていないので、同時に充填される各容器１ａ〜１ｎの間でも一定量の流体を精度よく充填できる。
【００３９】
以上では、励磁周波数を８５Ｈｚに設定した場合を例に説明したが、図２に示した同期信号発生部６２がクロック信号６１ｓを分周する比率を調整することで、所望の励磁周波数を実現できる。例えば、励磁周波数を１３５Ｈｚに設定する場合には、同期信号発生部６２で２７０Ｈｚの同期信号６２ｓを生成すればよい。
また、以上では変換器６ａで同期信号を生成して他の変換器６ｂ〜６ｎへ分配する場合を例に説明したが、同期信号を生成する主体は別の変換器６ｂ〜６ｎに切り替えることもできる。例えば、変換器６ｂの同期信号発生部６２をＯＮにして、変換器６ａの同期信号発生部６２を他の変換器６ｃ〜６ｎの同期信号発生部６２と共にＯＦＦにすればよい。この場合、変換器６ａの同期信号発生部６２は動作せず、他の変換器６ｂから同期信号線７および同期信号入出力端子７０を介して入力された同期信号が変換器６ａの励磁部６３およびサンプリング制御部６４に与えられる。
【００４０】
また、図２に示した電磁流量計では矩形波からなる励磁電圧６３ｖを用いて励磁を行っているが、励磁電圧の波形はこれに限られない。図６は、他の波形の励磁電圧６３ｖｖを用いて励磁を行った場合の、電磁流量計の各部の信号を示すタイミングチャートであり、（Ａ）は励磁部６３により印加された励磁電圧６３ｖｖ、（Ｂ）は微分ノイズによるスパイクを含まない交流流速信号、（Ｃ）は増幅部６５から出力された交流流速信号６５ｓｓ、（Ｄ），（Ｅ）はそれぞれサンプリング制御部６４から出力されたサンプリング信号６４ｓｓ，６４ｔｔ、（Ｆ）はサンプルホールド部６６から出力された直流流速信号６６ｓｓである。
【００４１】
図３（Ｄ）に示したように、矩形波からなる励磁電流６３ｃの極性が切り替わると、交流流速信号６５ｓの状態が安定するまでに所定の時間がかかる。このため、交流流速信号６５ｓのサンプリングは、交流流速信号６５ｓの状態が安定するのを待って行われる。
図６（Ａ）に示す励磁電圧６３ｖｖは、図６（Ｂ）に示すように短時間で交流流速信号６５ｓの状態が安定するような波形をしている。つまり、励磁電圧６３ｖｖの振幅をまずＶ_Ｈとした後Ｖ_Ｌ（０＜Ｖ_Ｌ＜Ｖ_Ｈ）に下げて、極性を切り替えて−Ｖ_Ｈとした後−Ｖ_Ｌに上げる。短時間で交流流速信号６５ｓの状態が安定すれば、図６（Ｄ），（Ｅ）に示すようにサンプリング期間を長くできる。これにより、図６（Ｆ）に示すように直流流速信号６６ｓｓの直流電位が相対的に大きくなる。したがって、図６（Ａ）に示した波形の励磁電圧６３ｖｖを用いて励磁することで、注入管２ａ内の流量をより精密に測定できる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の充填機では、励磁タイミングを決めるタイミング信号を各電磁流量計で個別に生成し、このタイミング信号のタイミングをすべての電磁流量計で共通に得られる交流信号を基に定期的に補正することにより、すべての電磁流量計の励磁タイミングの同期を図る。この充填機は、図１に示した充填機の変換器６ａ〜６ｎのそれぞれにタイミング補正手段を設けることで構成できる。また、各変換器６ａ〜６ｎ間を同期信号線７で接続する必要がない。以下、本発明の第２の実施の形態の充填機に用いられる電磁流量計について、詳細に説明する。
【００４３】
まず、電磁流量計に交流電源が供給される場合について説明する。
図７は、電磁流量計の一構成例を示すブロック図である。また、図８は、図７に示した電磁流量計の第２のタイミング信号発生部の動作を示すタイミングチャートである。また、図９は、図７に示した電磁流量計の第１のタイミング信号発生部の動作を示すタイミングチャートである。図９では説明の都合上、第１のタイミング信号１６２ｓのタイミングの補正量が誇張して示されている。
図７に示した電磁流量計は注入管２ａに設けられたものであるが、他の注入管２ｂ〜２ｎのそれぞれに設けられた電磁流量計もまったく同じ構成をしている。なお、図７において、図２と同一部分を同一符号をもって示し、適宜その説明を省略する。
【００４４】
図７に示した電磁流量計の変換器１０６ａには、商用電源等の交流電源１０９から交流電流（交流信号）１０９ｃが供給されている。この交流電源１０９は、すべての電磁流量計の変換器に共通に交流電流１０９ｃを供給しているものとする。
第２のタイミング信号発生部１７１は、交流電源１０９からの交流電流１０９ｃより、第２のタイミング信号１７１ｓを抽出する。例えば、図８に示すように、交流電流１０９ｃの振幅がゼロになったときにパルスを発生するように構成される。この場合、交流電源１０９が商用電源であれば、第２のタイミング信号１７１ｓの周波数は１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚとなる。
リセット信号発生部１７２は、第２のタイミング信号発生部１７１から出力された第２のタイミング信号１７１ｓを分周して、リセット信号１７２ｓを生成する。このリセット信号１７２ｓは、所定の周期で第１のタイミング信号発生部１６２に出力される。
【００４５】
第１のタイミング信号発生部１６２は、クロック信号発生部６１から出力されたクロック信号６１ｓを分周して、所望の周波数の第１のタイミング信号１６２ｓを生成する。通常は、第１のタイミング信号１６２ｓを出力した後、所定個のクロック信号６１ｓを数えてから、次の第１のタイミング信号１６２ｓを出力する。ただし、リセット信号発生部１７２からリセット信号１７２ｓが入力されると、図９に示すようにその時点で次の第１のタイミング信号１６２ｓを出力する。したがって、クロック信号６１ｓの周波数に誤差があり、この誤差により第１のタイミング信号１６２ｓのタイミングにずれが生じたとしても、リセット信号１７２ｓにより第１のタイミング信号１６２ｓのタイミングが補正される。
【００４６】
ここで、第１のタイミング信号１６２ｓの設定周波数をｆ_１、第２のタイミング信号１７１ｓの周波数をｆ_２とすると、リセット信号１７２ｓの周期Ｔは（１）式を満たすように設定される。ただし、ａ，ｂは互いに素の自然数である。
Ｔ＝ａ／ｆ_１＝ｂ／ｆ_２・・・（１）
例えば、励磁周波数を８５Ｈｚに設定し、交流電源１０９として５０Ｈｚの商用電源を使用した場合、ｆ_１＝１７０Ｈｚ，ｆ_２＝１００Ｈｚとなるので、ａ＝１７，ｂ＝１０であり、リセット信号１７２ｓの周期Ｔは０．１ｓｅｃとなる。
【００４７】
このようにリセット信号１７２ｓの周期Ｔを設定すれば、第１のタイミング信号１６２ｓのタイミングと第２のタイミング信号１７２ｓのタイミングとが概ね一致する時点で、リセット信号１７２ｓが出力されることになる。これにより、第１のタイミング信号１６２ｓのタイミングの補正量を最小限にとどめられるので、第１のタイミング信号１６２ｓの連続性を維持できる。
なお、リセット信号１７２ｓの周期Ｔを設定するにあたり、厳密に（１）式が満たされる必要はなく、許容範囲内で認められる。また、リセット信号１７２ｓの周期は（１）式を満たす周期Ｔの自然数倍であってもよい。
【００４８】
このような構成において、各電磁流量計で生成される第１のタイミング信号１６２ｓの周波数は、すべて同じ値に設定される。その上で、すべての電磁流量計で共通に得られる交流電流１０９ｃを基に、各電磁流量計で第１のタイミング信号１６２ｓのタイミングを定期的に補正することにより、各電磁流量計の第１のタイミング信号１６２ｓの同期をとることができる。第１のタイミング信号１６２ｓは、励磁部６３およびサンプリング制御部６４の両方に出力されて、励磁部６３およびサンプリング制御部６４の動作の基準となる。したがって、すべての電磁流量計の励磁タイミングを同期させることができる。
【００４９】
この場合、各電磁流量計それぞれの第１のタイミング信号１６２ｓの位相が一致している必要はない。図１０は、隣同士の注入管２ａ，２ｂに設けられた電磁流量計の変換器１０６ａ，１０６ｂそれぞれの第１のタイミング信号１６２ｓの位相関係を示すタイミングチャートであり、（Ａ）は変換器６ｂの第１のタイミング信号１６２ｓ、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ変換器６ａの第１のタイミング信号１６２ｓおよび交流流速信号６５ｓである。
【００５０】
図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、変換器１０６ａ，１０６ｂそれぞれの第１のタイミング信号１６２ｓの位相が一致していなくても、両者の位相差は保持される。したがって、仮に変換器１０６ｂにおける第１のタイミング信号１６２ｓのタイミングが変換器１０６ａにおける交流流速信号６５ｓのサンプリング期間（図１０（Ｃ）の斜線部分）に含まれていたとしても、隣の電磁流量計からの微分ノイズによる誤差は変換器１０６ａから順次出力される流量信号に等しく含まれることになる。このため、変換器１０６ａが含まれる系、すなわち注入管２ａと検出器１０５ａと変換器１０６ａと制御部８ａとバルブ３ａとから構成される系のみで見た場合、容器１ａの充填量には再現性がある。したがって、充填機運転前に制御部８ａ〜８ｎを個別に調整することにより、すべての容器１ａ〜１ｎに一定量の流体を充填できる。
【００５１】
しかも、各電磁流量計の励磁周波数はそれぞれの第１のタイミング信号発生部１６２で所望の値に設定されるので、図７に示した電磁流量計を用いた充填機は、各容器１ａ〜１ｎへの流体充填時間を短縮する場合や、小型の容器１ａ〜１ｎに流体を充填する場合に有効である。
その一方で、図７に示した電磁流量計を用いた充填機では、各変換器６ａ〜６ｎ間を同期信号線７で接続する必要がない。したがって、多数ある変換器６ａ〜６ｎのうちの１個が故障した場合などは、故障した変換器のみを交換するだけでよい。
【００５２】
なお、図７に示した電磁流量計では、各電磁流量計の第１のタイミング信号発生部１６２により、各電磁流量計における励磁周波数を所望の値に設定する励磁周波数設定手段が構成され、各電磁流量計の第２のタイミング信号発生部１７１とリセット信号発生部１７２と第１のタイミング信号発生部１６２（以上によりタイミング補正手段が構成される）と励磁部６３とにより、各電磁流量計における励磁タイミングを同期させる同期手段が構成される。
【００５３】
次に、電磁流量計が直流電源で駆動され、交流電源が供給されない場合について説明する。
図１１は、電磁流量計の他の構成例を示すブロック図である。この図に示した電磁流量計は注入管２ａに設けられたものであるが、他の注入管２ｂ〜２ｎのそれぞれに設けられた電磁流量計もまったく同じ構成をしている。なお、図１１において、図２，図７と同一部分を同一符号をもって示し、適宜その説明を省略する。
この電磁流量計では交流電源が供給されていないので、商用電源等の１つの交流電源から出力される交流電流により発生する交流ノイズ（交流信号）を利用する。この交流ノイズは各注入管２ａ〜２ｎを伝搬する。
【００５４】
第２のタイミング信号発生部１８１の入力側は、検出器１０５ａの基準電位５４に接続されると共に、入力コンデンサ１８４を介して変換器１１６ａのケース電位（通常はアース電位）１８３に接続されている。第２のタイミング信号発生部１８１は、２つの電位５４，１８３の電位差から上記交流ノイズを検出する。そして、図７に示した第２のタイミング信号発生部１７１と同様に、検出した交流ノイズより第２のタイミング信号１８１ｓを抽出して、リセット信号発生部１７２に出力する。他の構成は図７に示した電磁流量計と同じである。
【００５５】
このように、各注入管２ａ〜２ｎに分布する交流ノイズを利用することにより、直流電源で駆動される電磁流量計であっても、図７に示した電磁流量計を用いた場合と同様の効果が得られる。
なお、配管から交流ノイズを検出する手段は例えば特開平６−１６０１３８号公報に記載されており、図１１に示した電磁流量計は上記公報に記載されているずべての交流ノイズ検出手段を利用できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による充填機は、各電磁流量計における励磁周波数を所望の周波数に設定する励磁周波数設定手段と、各電磁流量計における励磁タイミングを同期させる同期手段とを備えるものである。このように構成することで、励磁周波数を例えば２５Ｈｚまたは３０Ｈｚよりも高く設定しても、各電磁流量計間で励磁タイミングの同期がとれる。このため、近接する電磁流量計からの微分ノイズによる不確定な誤差が流量信号に含まれることを防止できる。このため、各容器への流体充填時間を短縮する場合や、小型の容器に流体を充填する場合でも、充填量に関して良い再現性を得られる。
【００５７】
また、１つの電磁流量計で生成された同期信号を同期信号線を介して他の電磁流量計に供給して、この同期信号にすべての電磁流量計の励磁を同期させる。これにより、従来からある電磁流量計の構成を大幅に変更することなく、各電磁流量計を同期させることができる。この場合、同時に充填されるすべての容器に一定量の流体を精度よく充填できる。
また、各電磁流量計で第１のタイミング信号を個別に生成し、この第１のタイミング信号のタイミングをすべての電磁流量計で共通に得られる交流信号を基に定期的に補正して、すべての電磁流量計の励磁を同期させる。各電磁流量計間を同期信号線で接続する必要がないので、多数ある電磁流量計のうちの１個が故障した場合などは、故障した電磁流量計のみを交換するだけでよい。
また、交流信号から抽出した第２のタイミング信号のタイミングと第１のタイミング信号のタイミングとが概ね一致する時点で第１のタイミング信号のタイミングを補正することにより、第１のタイミング信号の連続性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の充填機の全体構成を示すブロック図である。
【図２】検出器５ａと変換器６ａとからなる電磁流量計の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した電磁流量計の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図４】隣同士の注入管に設けられた電磁流量計の変換器それぞれの励磁電圧の位相関係を示すタイミングチャートである。
【図５】注入管内の流量と流量信号との関係を示す図である。
【図６】他の波形の励磁電圧を用いて励磁を行った場合の、電磁流量計の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態の充填機で用いられる電磁流量計の一構成例を示すブロック図である。
【図８】図７に示した電磁流量計の第２のタイミング信号発生部の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】図７に示した電磁流量計の第１のタイミング信号発生部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】隣同士の注入管に設けられた電磁流量計の変換器それぞれの第１のタイミング信号の位相関係を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の充填機で用いられる電磁流量計の他の構成例を示すブロック図である。
【図１２】電磁流量計を用いた従来の充填機の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】電磁流量計の一構成例を示すブロック図である。
【図１４】図１３に示した電磁流量計の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図１５】注入管内の流量と流量信号との関係を示す図である。
【図１６】電磁流量計の他の構成例を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示した電磁流量計を充填機に用いた場合の問題点を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ａ〜１ｎ…容器、２ａ〜２ｎ…注入管、３ａ〜３ｎ…バルブ、５ａ〜５ｎ…電磁流量計の検出器、６ａ〜６ｎ…電磁流量計の変換器、７…同期信号線、８…制御部、５１ａ，５１ｂ…励磁コイル、５２ａ，５２ｂ…電極、５３…アースリング、５４…基準電位、６１…クロック信号発生部、６１ａ…クロック信号、６２…同期信号発生部、６２ａ…同期信号、６３…励磁部、６３ｓ，６３ｓｓ…励磁信号、６４…サンプリング制御部、６４ｓ，６４ｓｓ，６４ｔ，６４ｔｔ…サンプリング信号、６５…増幅部、６５ａ〜６５ｃ…増幅器、６５ｓ，６５ｓｓ…交流流速信号、６６…サンプルホールド部、６６ａ，６６ｂ…スイッチ、６６ｃ，６６ｄ…抵抗、６６ｅ，６６ｆ…キャパシタ、６６ｇ…差動増幅器、６６ｓ，６６ｓｓ…直流流速信号、６７…Ａ／Ｄ変換器、６８…演算処理部、６９…出力部、１０９…交流電源、１０９ｃ…交流電流、１６２，１７１，１８１…タイミング信号発生部、１６２ｓ，１７１ｓ，１８１ｓ…タイミング信号、１７２…リセット信号発生部、１７２ｓ…リセット信号、１８３…ケース電位、１８４…入力コンデンサ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a filling machine that fills a number of containers with a fluid such as a beverage or a medicine, and in particular, uses an electromagnetic flow meter to measure the flow rate of the fluid injected into each container to fill each container with a certain amount of fluid. Monitoring machine.
[0002]
[Prior art]
As a method of controlling the amount of fluid filled in each container to a fixed amount, there are a method of monitoring the weight of the container into which the fluid is injected, and a method of monitoring the flow rate flowing through an injection pipe for injecting the fluid into the container. In the method of monitoring the flow rate, a vortex flow meter, an oval flow meter, an electromagnetic flow meter, or the like can be used as the flow meter. Since the vortex flow meter and the oval flow meter have a structure in the flow path, deposits may be generated in the flow path. Therefore, the use of the vortex flow meter and the oval flow meter is not preferable from the viewpoint of hygiene and maintenance. Therefore, a filling machine using an electromagnetic flowmeter having no structure in the flow path has been commercialized.
[0003]
FIG. 12 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional filling machine using an electromagnetic flow meter.
In this filling machine, a number of injection pipes 202a to 202n are provided in parallel. The injection pipes 202a to 202n are provided with valves 203a to 203n, respectively. Each of the injection pipes 202a to 202n is provided with an electromagnetic flow meter including detectors 205a to 205n and converters 206a to 206n, respectively. The electromagnetic flow meters of the injection pipes 202a to 202n apply an alternating magnetic field to the fluid in the injection pipes 202a to 202n, respectively, and calculate the flow rates in the injection pipes 202a to 202n based on the electromotive force generated thereby. Flow rate signals indicating the flow rates calculated by the converters 206a to 206n are output to the control units 208a to 208n, respectively.
[0004]
The control units 208a to 208n control the opening and closing of the valves 203a to 203n provided in the injection pipes 202a to 202n, respectively. After opening the valves 203a to 203n, the control units 208a to 208n respectively control the fluid injected into the containers 201a to 201n based on the flow signals output from the converters 206a to 206n of the electromagnetic flow meters. The sum is calculated, and when the sum reaches the set value, each of the valves 203a to 203n is closed. The above-mentioned set value, which is a criterion for closing each of the valves 203a to 203n by each of the control units 208a to 208n, is set so that a constant amount of fluid is filled in all the containers 201a to 201n even when the temperature and the humidity change. Each of the control units 208a to 208n is individually adjusted before the operation.
[0005]
Next, the electromagnetic flow meter used in the conventional filling machine shown in FIG. 12 will be further described. Hereinafter, an electromagnetic flow meter configured with the detector 205a and the converter 206a will be described as an example, but the electromagnetic flow meter configured with the detectors 205b to 205n and the converters 206a to 206n has the same configuration. I have.
[0006]
FIG. 13 is a block diagram showing an example of a configuration of an electromagnetic flow meter including a detector 205a and a converter 206a.
An exciting current 263c having a predetermined frequency is output from the exciting unit 263 to the exciting coils 251a and 251b (the frequency of the exciting current 263c is referred to as an exciting frequency). The exciting coils 251a and 251b are excited by the exciting current 263c to generate an alternating magnetic field. When such a magnetic field is applied to the fluid in the injection tube 202a, an electromotive force having an amplitude proportional to the average flow velocity is generated by electromagnetic induction in a direction perpendicular to both the direction of the magnetic field and the flow direction of the fluid. . An AC voltage signal based on the electromotive force is extracted by electrodes 252a and 252b attached to the inner wall of injection tube 202a.
[0007]
The AC voltage signal extracted by the electrodes 252a and 252b is AC-amplified by the amplifier 265 and output to the sample-and-hold unit 266 as an AC flow rate signal 265s. On the other hand, sampling signals 264 s and 264 t are output from sampling control section 264 to sample hold section 266. The sampling signals 264s and 264t are signals indicating timings for sampling the positive and negative sides of the AC flow velocity signal 265s, respectively, and have the same frequency as the excitation frequency. In the sample and hold section 266, the AC flow rate signal 265s is sampled according to the sampling signals 264s and 264t, and the DC flow rate signal 266s whose DC potential changes according to the average flow rate is output.
[0008]
The DC flow velocity signal 266 s output from the sample hold unit 266 is converted into a digital signal by the A / D converter 267, and then input to the arithmetic processing unit 268. The arithmetic processing unit 268 calculates the average flow rate in the injection pipe 202a by performing a predetermined arithmetic processing on the input signal. The digital signal indicating the average flow rate is output from the output section 269 to the control section 208a shown in FIG. 12 as a flow rate signal at the same frequency as the excitation frequency.
[0009]
FIG. 14 is a timing chart showing signals of various parts of the electromagnetic flow meter shown in FIG. 13. FIG. , (B) are the AC flow velocity signals 265 s output from the amplifier 265, (C) and (D) are the sampling signals 264 s and 264 t output from the sampling controller 264, and (E) is the output from the sample and hold section 266. DC flow rate signal 266 s.
[0010]
Since the excitation voltage 263v is a rectangular wave as shown in FIG. 14A, differential noise occurs when the polarity of the excitation voltage 263v switches. This differential noise is superimposed on an AC voltage signal based on an electromotive force generated by applying a magnetic field. Therefore, as shown by a solid line in FIG. 14B, a spike appears at the beginning of each pulse of the AC flow velocity signal 265s.
Further, when commercial power is supplied to the electromagnetic flow meter shown in FIG. 13, AC noise derived from the commercial power is superimposed on the AC flow rate signal 265s via the injection pipe 202a. However, if the frequency of the excitation voltage 263v is 1 / (even number) of the frequency of the commercial power supply, an error based on AC noise can be removed. The dotted line in FIG. 14B shows a waveform when the frequency of the excitation voltage 263v is の of the frequency of the commercial power supply, that is, 25 Hz or 30 Hz.
[0011]
Therefore, the electromagnetic flow meter shown in FIG. 13 is provided with a timing signal generator 262 for extracting the timing from the commercial power supply 209. The timing signal generator 262 generates a timing signal 262a of, for example, 50 Hz or 60 Hz based on the timing extracted from the commercial power supply 209. The timing of the excitation unit 263 and the sampling control unit 264 is controlled by the timing signal 262a. At this time, by setting the sampling period based on the sampling signals 264s and 264t at the end of each pulse of the AC flow velocity signal 265s as shown in FIGS. 14C and 14D, errors due to differential noise and AC noise are reduced. Both based errors can be eliminated.
[0012]
However, in this case, the frequency at which the flow rate signal is output from the converter 206a of the electromagnetic flowmeter is at most 25 Hz or 30 Hz, like the excitation frequency. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the flow rate (dot-dash line) in the injection pipe 202a and the flow rate signal (solid line) output from the converter 206a from opening to closing of the valve 203a. In this figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents flow rate. As can be seen from this figure, when estimating the amount injected into the container 201a from the flow signal, the error increases when the frequency of the flow signal is small. When the filling time is reduced by increasing the flow rate per unit time or when filling a small container with a fluid, the error becomes large at the above frequency, and a constant amount is reproducibly applied to all the containers 201a to 201n. There is a problem that the fluid cannot be filled.
[0013]
FIG. 16 is a block diagram showing another configuration example of the electromagnetic flow meter including the detector 205a and the converter 206a. In this figure, the same parts as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals.
In the electromagnetic flow meter shown in FIG. 16, the timing signal generator 362 divides the frequency of the clock signal 361s output from the clock signal generator 361 to generate a timing signal 362s. By adjusting the dividing ratio, the frequency of the timing signal 362s can be made higher than 50 Hz or 60 Hz. Thereby, the output frequency (that is, the excitation frequency) of the flow signal can be made higher than 25 Hz or 30 Hz.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the electromagnetic flow meter shown in FIG. 16 is used for a filling machine, there are the following problems. FIG. 17 is a timing chart for explaining this problem. FIG. 17A shows the excitation voltage 263v of the converter 206b, and FIGS. 17B and 17C show the excitation voltage 263v of the converter 206a and the AC flow rate signal 265s. is there. The converters 206a and 206b are the converters of the electromagnetic flow meters provided in the adjacent injection pipes 202a and 202b, respectively.
In the filling machine shown in FIG. 12, since it is necessary to continuously fill a large number of containers 201a to 201n, the injection tubes 202a to 202n are arranged close to each other. In particular, when the containers 201a to 201n are small, the degree of adhesion between the injection pipes 202a to 202n is considerably high. In such a case, the differential noise generated when the rectangular wave excitation is switched affects the electromagnetic flow meters as leakage magnetic flux from the excitation coils 251a and 251b.
[0015]
On the other hand, in the electromagnetic flow meter shown in FIG. 16, since each of the converters 206a to 206n determines the excitation timing based on the individual clock signal 361s, a small variation in the excitation frequency among the electromagnetic flow meters occurs. Will happen. In such a case, even if the excitation of each of the converters 206a to 206n is initially synchronized, there is a gradual shift with time. Then, when the polarity of the excitation voltage 263v of the converter 206b is switched during the sampling period of the converter 206a (the hatched portion in FIG. 17C) (FIG. 17A), the flow signal from the converter 206a contains an error. Will be. A spike occurs in the AC flow velocity signal 265s due to the influence of differential noise from the adjacent electromagnetic flow meter, and the spike is sampled.
At this time, the error included in the flow signal is an uncertain error and cannot be removed even by adjustment before the operation of the filling machine. For this reason, the filling amount changes between the plurality of containers 201a that are sequentially filled with the fluid from the injection pipe 202a. That is, when the electromagnetic flow meter shown in FIG. 16 is used, there is a problem that reproducibility of the filling amount is deteriorated.
[0016]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a filling machine capable of filling a fluid in a short time with good reproducibility. Another object is to provide a filling machine capable of filling a small container with a fluid with good reproducibility.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the filling machine of the present invention comprises a number of injection tubes arranged in close proximity to each other for injecting a fluid into each of a number of containers, an opening signal and a closing signal provided for each injection tube. A valve that opens and closes each injection pipe based on a signal, and an electromagnetic valve that is provided for each injection pipe and calculates a flow rate based on an electromotive force generated by applying an alternating magnetic field to the fluid in each injection pipe and outputs a flow rate signal. A flow meter and an open signal are output to each valve, and each valve is filled with a certain amount of fluid based on the flow signal output from each electromagnetic flow meter after the open signal is output. Control means for outputting a close signal, excitation frequency setting means for setting the excitation frequency in each electromagnetic flowmeter to a desired frequency, and synchronization means for synchronizing the excitation timing in each electromagnetic flowmeter are provided.The exciting frequency setting means is constituted by a synchronizing signal generating means included in one of the electromagnetic flow meters and generating a synchronizing signal having a frequency of a desired value by dividing a clock signal of the electromagnetic flow meter. A synchronization signal line for transmitting a synchronization signal generated by one of the electromagnetic flow meters to all other electromagnetic flow meters, and a synchronization signal line included in each of the electromagnetic flow meters and synchronized with the synchronization signal. And excitation means for performing excitation. With this configuration, it is possible to synchronize the excitation of all the electromagnetic flow meters with the synchronization signal generated by one electromagnetic flow meter. as a resultEven if the excitation frequency is set higher than, for example, 25 Hz or 30 Hz, the excitation timing can be synchronized between the respective electromagnetic flow meters.RutaTherefore, it is possible to prevent the influence of differential noise from an adjacent electromagnetic flow meter from being applied to the flow signal.
[0019]
In addition, the filling machine of the present invention includes a plurality of injection pipes arranged in close proximity to each other for injecting a fluid into each of a plurality of containers, and each injection pipe provided for each injection pipe and based on an open signal and a close signal. A valve that opens and closes, an electromagnetic flowmeter that is provided for each injection pipe and calculates a flow rate based on an electromotive force generated by applying an alternating magnetic field to the fluid in each injection pipe, and outputs a flow rate signal; Control means for outputting an open signal to each of the valves and outputting a close signal to each of the valves so that each container is filled with a certain amount of fluid based on the flow signal output from each of the electromagnetic flow meters after the output of the open signal. An excitation frequency setting means for setting an excitation frequency in each electromagnetic flow meter to a desired frequency, and a synchronization means for synchronizing the excitation timing in each electromagnetic flow meter.The exciting frequency setting means is constituted by timing signal generating means included in each of the electromagnetic flow meters and generating a first timing signal having a frequency of a desired value by dividing a clock signal of the electromagnetic flow meter. The synchronization means includes timing correction means for correcting the timing of the first timing signal at a predetermined cycle based on an AC signal included in each of the electromagnetic flow meters and obtained in common by all the electromagnetic flow meters; Excitation means included in each of the electromagnetic flow meters and exciting in synchronization with the first timing signal. Even if the timing of the first timing signal generated by each electromagnetic flow meter is shifted, the timing can be corrected based on the AC signal commonly obtained by each electromagnetic flow meter. Excitation can be synchronized.As a result, even when the excitation frequency is set higher than, for example, 25 Hz or 30 Hz, the excitation timing can be synchronized between the respective electromagnetic flow meters, so that the influence of differential noise from an adjacent electromagnetic flow meter is given to the flow signal. Can be prevented.
[0020]
In this case, the AC signal used by the synchronization means is an AC current that is commonly supplied from an AC power supply to each electromagnetic flowmeter. Alternatively, it is AC noise generated by an AC current output from one AC power supply.
Further, the timing correcting means of the synchronizing means may include a means for extracting the second timing signal from the AC signal and a first timing when the timing of the first timing signal substantially coincides with the timing of the second timing signal. Means for correcting the signal timing.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, “filling” refers to injecting a predetermined amount of fluid into a container, and does not necessarily mean filling the container with fluid.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the filling machine according to the first embodiment of the present invention.
This filling machine is provided with a number of injection pipes 2a to 2n. Each of the injection pipes 2a to 2n is for injecting a conductive fluid such as a beverage or a medicine into each of the many containers 1a to 1n. The injection pipes 2a to 2n are provided with valves 3a to 3n, respectively. Each of the valves 3a to 3n opens and closes the injection pipes 2a to 2n based on an opening and closing signal described later, and controls the injection of the fluid into each of the containers 1a to 1n.
[0022]
An electromagnetic flow meter is provided in each of the injection pipes 2a to 2n. The electromagnetic flow meters of the injection pipes 2a to 2n include detectors 5a to 5n and converters 6a to 6n, respectively. Since the injection tubes 2a to 2n are close to each other, the detectors 5a to 5n attached to the injection tubes 2a to 2n are also close to each other. The converters 6a to 6n are connected by a synchronization signal line 7.
The detectors 5a to 5n apply an alternating magnetic field to the fluid in the injection pipes 2a to 2n, respectively, and output an AC voltage signal based on the generated electromotive force to the converters 6a to 6n. The converters 6a to 6n perform arithmetic processing on the AC voltage signals output from the detectors 5a to 5n, respectively, to calculate the flow rates in the injection pipes 2a to 2n. Flow rate signals indicating the flow rates calculated by the converters 6a to 6n are output to the control units 8a to 8n, respectively.
[0023]
Each of the control units 8a to 8n outputs an open / close signal to each of the valves 3a to 3n provided in each of the injection pipes 2a to 2n. After each control unit 8a-8n outputs an open signal and opens each valve 3a-3n, it injects each container 1a-1n based on the flow signal output from the converter 6a-6n of each electromagnetic flowmeter. The sum of the fluids calculated is calculated, and when the sum reaches the set value, a closing signal is output to close each of the valves 3a to 3n. The above-mentioned set value, which is a reference for each of the control units 8a to 8n to output a closing signal, is set so that all containers 1a to 1n are filled with a certain amount of fluid even if the temperature and humidity change, before the operation of the filling machine. Are individually adjusted by the control units 8a to 8n.
[0024]
Next, the electromagnetic flow meter used in the filling machine shown in FIG. 1 will be further described. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an electromagnetic flow meter including the detector 5a and the converter 6a.
The detection unit 5a includes excitation coils 51a and 51b, electrodes 52a and 52b, and an earth ring 53. The exciting coils 51a and 51b are a pair of coils that are excited by an exciting current 63c to generate an alternating magnetic field, and are arranged on the outer circumference of the injection pipe 2a such that the direction of the generated magnetic field is orthogonal to the flow direction in the injection pipe 2a. Is established. The electrodes 52a and 52b have their tips facing the inner wall of the injection tube 2a and are mounted in a direction orthogonal to the magnetic field distributed in the injection tube 2a. The earth ring 53 is for improving the accuracy of signal detection by the electrodes 52a and 52b, and is electrically connected to a reference potential 54.
[0025]
The conversion unit 6a includes a clock signal generation unit 61, a synchronization signal generation unit 62, an excitation unit 63, a sampling control unit 64, an amplification unit 65, a sample hold unit 66, an A / D conversion unit 67, It comprises a processing section 68, an output section 69, and a synchronization signal input / output terminal 70.
The clock signal generator 61 outputs a clock signal 61s that is a reference for the operation of the converter 6a.
The synchronization signal generator 62 divides the frequency of the clock signal 61s output from the clock signal generator 61 to generate a synchronization signal 62s having a desired frequency. However, the synchronization signal generation unit 62 can be switched ON / OFF, and only the synchronization signal generation unit 62 of one of the converters 6a to 6n is set to ON. Here, for convenience of explanation, it is assumed that only the synchronization signal generation unit 62 of the converter 6a is set to ON, and the synchronization signal generation units 62 of the other converters 6b to 6n are set to OFF.
[0026]
The excitation unit 63 applies a voltage (hereinafter referred to as an excitation voltage) 63v of a predetermined frequency composed of a rectangular wave to the excitation coils 51a and 51b of the detection unit 5a, and supplies an excitation current 63c to the excitation coils 51a and 51b. The excitation unit 63 switches the polarity of the excitation voltage 63v in synchronization with the synchronization signal 62s output from the synchronization signal generation unit 62.
The sampling control unit 64 generates sampling signals 64s and 64t for turning on the switches 66a and 66b of the sample and hold unit 66 based on the synchronization signal 62s output from the synchronization signal generation unit 62. The frequencies of the sampling signals 64 s and 64 t are both の of the frequency of the synchronization signal, and the phases of the sampling signals 64 s and 64 t are shifted from each other by a half cycle.
The connection point between the synchronizing signal generator 62, the exciting unit 63, and the sampling controller 64 transmits the synchronizing signal 62s to the converters 6b to 6n of all the other electromagnetic flow meters via the synchronizing signal input / output terminal 70. It is connected to a synchronization signal line 7 for transmission.
[0027]
The amplifying unit 65 combines amplifiers 65a and 65b that amplify the AC voltage signals from the electrodes 52a and 52b of the detecting unit 5a, respectively, and the AC voltage signals amplified by the amplifiers 65a and 65b to generate an AC flow velocity signal 65s. And an output amplifier 65c.
The sample-and-hold unit 66 includes a first sample-and-hold circuit including a switch 66a, a resistor 66c, and a capacitor 66e, a second sample-and-hold circuit including a switch 66b, a resistor 66d, and a capacitor 66f, and a differential amplifier 66g. Be composed. The sample and hold section 66 having such a configuration samples the AC flow rate signal 65 s according to the sampling signals 64 s and 64 t output from the sampling control section 64 and outputs it as a DC flow rate signal 66 s.
[0028]
The A / D converter 67 converts the DC flow rate signal 66s output from the sample and hold unit 66 into a digital signal. The arithmetic processing unit 68 calculates an average flow rate in the injection pipe 2a by performing arithmetic processing on the digital signal output from the A / D conversion unit 67. The output section 69 outputs a digital signal indicating the average flow rate output from the arithmetic processing section 68 to the control section 8a shown in FIG.
In the above configuration, the synchronization signal generator 62, the sampling controller 64, and the arithmetic processor 68 are realized by a CPU.
[0029]
Here, the configuration of the electromagnetic flow meter composed of the detector 5a and the converter 6a has been described, but the electromagnetic flow meter composed of the detectors 5b to 5n and the converters 6a to 6n has the same configuration. Have. Then, the synchronous signal generator 62 set to ON of the converter 6a constitutes an excitation frequency setting means for setting the excitation frequency in each electromagnetic flow meter to a desired value, and the synchronous signal line 7 and each of the converters 6a to 6a. The 6n excitation section 63 constitutes a synchronizing means for synchronizing the excitation timing in each electromagnetic flowmeter.
[0030]
Next, the operation of the electromagnetic flow meter including the detector 5a and the converter 6a shown in FIG. 2 will be described.
3A and 3B are timing charts showing signals of various parts of the electromagnetic flow meter shown in FIG. 2, wherein FIG. 3A shows a clock signal 61 s output from a clock signal generator 61, and FIG. The output synchronizing signal 62s, (C) is an exciting current 63v applied by the exciting unit 63, (D) is an AC flow rate signal 65s output from the amplifying unit 65, and (E) and (F) are sampling control units, respectively. Sampling signals 64 s and 64 t output from 64 and (G) are DC flow rate signals 66 s output from the sample and hold unit 66.
FIG. 4 is a timing chart showing the phase relationship between the excitation voltages 63v of the respective converters 6a and 6b of the electromagnetic flowmeters provided in the adjacent injection pipes 2a and 2b, and FIG. The excitation voltage 63v, (B) is the excitation voltage 63v of the converter 6a.
[0031]
In the synchronization signal generator 62, for example, the clock signal 61s of 8 MHz as shown in FIG. 3A is frequency-divided to generate a synchronization signal 62s of 170 Hz as shown in FIG. 3B. The synchronization signal 62 s generated by the synchronization signal generation unit 62 is supplied to the excitation unit 63 of the converter 6 a and the sampling control unit 64, and the excitation unit 63 of the other converters 6 b to 6 n via the synchronization signal line 7. And the sampling control unit 64.
From the excitation unit 63, an excitation voltage 63v composed of, for example, a rectangular wave having an amplitude of 20V as shown in FIG. 3C is applied to the excitation coils 51a and 51b of the detector 5a. Since the polarity of the excitation voltage 63v is switched in synchronization with the synchronization signal 62s, the frequency of the excitation voltage 63v is 85 Hz. Therefore, an alternating magnetic field of 85 Hz is generated from the excitation coils 51a and 51b.
[0032]
When a magnetic field is applied to the fluid in the injection pipe 2a, an electromotive force having an amplitude proportional to the average flow velocity is generated by electromagnetic induction in a direction orthogonal to both the direction of the magnetic field and the flow direction of the fluid. The AC voltage signal based on the electromotive force is extracted by the pair of electrodes 52a and 52b, AC-amplified by the amplifying unit 65, and then output to the sample-and-hold unit 66 as an AC flow rate signal 65s.
[0033]
On the other hand, the excitation units 63 of all the converters 6a to 6n operate in synchronization with the synchronization signal 62s. Therefore, the phases of the excitation voltages 63v applied by the excitation units 63 of all the converters 6a to 6n completely match, for example, as shown in FIGS. 4A and 4B. Since the differential noise is generated when the polarity of the excitation voltage 63v switches, in this case, the differential noise caused by the excitation voltage 63v of each of the converters 6a to 6n is generated at the same time. For this reason, spikes appear in the AC flow velocity signal 65s even if the differential noise from the adjacent electromagnetic flowmeter (for example, the converter 6b) is superimposed on the AC voltage signal based on the electromotive force, as shown in FIG. As shown, only the beginning of each pulse is present. Therefore, by providing the sampling period of the AC flow velocity signal 65s at the end of each pulse as shown in FIGS. 3E and 3F, it is possible to prevent spikes from being sampled.
[0034]
While the sampling signal 64s is being output from the sampling control unit 64, the switch 66a of the sample hold unit is turned on. Therefore, the positive end of the AC flow velocity signal 65s is integrated by the resistor 66c and the capacitor 66e, and is input to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier 66g. Similarly, while the sampling signal 64t is being output, the switch 66b is ON, so that the negative end of the AC flow velocity signal 65s is integrated by the resistor 66d and the capacitor 66f, and the inverted input terminal of the differential amplifier 66g. (-) Is input. The differential amplifier 66g calculates the difference between the two input signals, and generates a DC flow rate signal 66s in which the DC potential changes as shown in FIG. 3 (G) according to the average flow rate in the injection pipe 2a.
The DC flow velocity signal 66s does not include an error due to the differential noise caused by the excitation voltage 63v of the converter 6a as well as an error due to the differential noise caused by the excitation voltage 63v of the other converter 6a. That is, the DC flow velocity signal 66s does not include an uncertain error.
[0035]
The DC flow rate signal 66s output from the output terminal of the differential amplifier 66g is converted into a digital signal by the A / D converter 67, and then input to the arithmetic processing unit 68. The arithmetic processing unit 68 obtains the average flow rate by multiplying the average flow velocity in the injection pipe 2a indicated by the input signal by the cross-sectional area of the injection pipe 2a. The digital signal indicating the average flow rate is output from the output section 69 to the control section 8a shown in FIG. 1 as a flow rate signal at the same excitation frequency of 85 Hz.
[0036]
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the flow rate (dot-dash line) in the injection pipe 2a from when the valve 3a opens until it closes and the flow rate signal (solid line) output from the converter 6a. In this figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents flow rate.
After outputting the open signal to the valve 3a, the control unit 8 shown in FIG. 1 integrates the flow rates indicated by the flow rate signals sequentially output from the converter 6a of the electromagnetic flow meter. Then, the sum of the fluids injected into the container 1a is calculated from the integrated value, and a close signal is output to the valve 3a when the sum reaches the set value. As described above, since the control unit 8 estimates the injection amount into the container 1a based on the fluid signal from the converter 6a, it is preferable that the flow rate signal serving as the flow rate sample is large.
[0037]
When comparing the conventional electromagnetic flow meter shown in FIG. 13 with the electromagnetic flow meter shown in FIG. 2, the former has an excitation frequency of at most 25 Hz or 30 Hz, whereas the latter has an excitation frequency of 85 Hz. Therefore, according to the filling machine using the electromagnetic flow meter shown in FIG. 2, it is possible to control the filling amount more accurately than before.
[0038]
As described above, by using the electromagnetic flow meter having the configuration shown in FIG. 2, even if the excitation frequency is higher than the conventional one, an uncertain error due to the differential noise generated in the adjacent electromagnetic flow meter can be determined from the measured flow rate. Can be removed. For this reason, even when the fluid filling time of the container 1a is shortened or when the small container 1a is filled with the fluid, a certain amount of the fluid is filled between the plurality of containers 1a sequentially filled with the fluid from the injection pipe 2a. Can be filled. Therefore, by using the electromagnetic flow meter shown in FIG. 2, good reproducibility can be obtained even in such a case.
Further, since the uncertain errors are not included in the measured flow rates from all the converters 6a to 6n, a certain amount of fluid can be accurately filled even between the containers 1a to 1n that are simultaneously filled.
[0039]
In the above, the case where the excitation frequency is set to 85 Hz has been described as an example. However, a desired excitation frequency can be realized by adjusting the ratio of the clock signal 61s to be divided by the synchronization signal generator 62 shown in FIG. . For example, when the excitation frequency is set to 135 Hz, the synchronization signal generator 62 may generate a 270 Hz synchronization signal 62s.
In the above, the case where the converter 6a generates a synchronization signal and distributes it to the other converters 6b to 6n has been described as an example. However, the subject that generates the synchronization signal may be switched to another converter 6b to 6n. it can. For example, the synchronization signal generator 62 of the converter 6b may be turned on, and the synchronization signal generator 62 of the converter 6a may be turned off together with the synchronization signal generators 62 of the other converters 6c to 6n. In this case, the synchronization signal generator 62 of the converter 6a does not operate, and the synchronization signal input from the other converter 6b via the synchronization signal line 7 and the synchronization signal input / output terminal 70 is supplied to the excitation unit 63 of the converter 6a. And a sampling control unit 64.
[0040]
Further, in the electromagnetic flowmeter shown in FIG. 2, the excitation is performed using the excitation voltage 63v composed of a rectangular wave, but the waveform of the excitation voltage is not limited to this. FIG. 6 is a timing chart showing signals of various parts of the electromagnetic flow meter when the excitation is performed using the excitation voltage 63vv of another waveform. FIG. 6A shows the excitation voltage 63vv applied by the excitation unit 63, and FIG. (B) is an AC flow rate signal not including a spike due to differential noise, (C) is an AC flow rate signal 65ss output from the amplifier 65, and (D) and (E) are sampling signals output from the sampling controller 64, respectively. 64ss, 64tt, and (F) are DC flow rate signals 66ss output from the sample hold unit 66.
[0041]
As shown in FIG. 3D, when the polarity of the exciting current 63c formed of a rectangular wave is switched, it takes a predetermined time until the state of the AC flow rate signal 65s is stabilized. Therefore, sampling of the AC flow velocity signal 65s is performed after the state of the AC flow velocity signal 65s is stabilized.
The excitation voltage 63vv shown in FIG. 6A has a waveform such that the state of the AC flow velocity signal 65s is stabilized in a short time as shown in FIG. 6B. That is, the amplitude of the excitation voltage 63vv is first set to V_H  And then V_L  (0 <V_L  <V_H  ) And switch the polarity to -V_H  -V_L  Raise to If the state of the AC flow velocity signal 65s is stabilized in a short time, the sampling period can be lengthened as shown in FIGS. Thus, the DC potential of the DC flow rate signal 66ss becomes relatively large as shown in FIG. Therefore, by exciting using the exciting voltage 63vv having the waveform shown in FIG. 6A, the flow rate in the injection pipe 2a can be measured more precisely.
[0042]
(Second embodiment)
In the filling machine according to the second embodiment of the present invention, a timing signal for determining the excitation timing is individually generated by each of the electromagnetic flow meters, and the timing of this timing signal is converted into an AC signal which is obtained in common by all the electromagnetic flow meters. The excitation timing of all the electromagnetic flowmeters is synchronized by periodically correcting the values based on the values. This filling machine can be configured by providing timing correction means in each of the converters 6a to 6n of the filling machine shown in FIG. Further, there is no need to connect the converters 6a to 6n with the synchronization signal line 7. Hereinafter, an electromagnetic flowmeter used in the filling machine according to the second embodiment of the present invention will be described in detail.
[0043]
First, a case in which AC power is supplied to the electromagnetic flowmeter will be described.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of an electromagnetic flowmeter. FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the second timing signal generator of the electromagnetic flow meter shown in FIG. FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the first timing signal generator of the electromagnetic flow meter shown in FIG. In FIG. 9, for convenience of explanation, the amount of correction of the timing of the first timing signal 162s is exaggerated.
Although the electromagnetic flow meter shown in FIG. 7 is provided in the injection pipe 2a, the electromagnetic flow meters provided in the other injection pipes 2b to 2n also have exactly the same configuration. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.
[0044]
An AC current (AC signal) 109c from an AC power supply 109 such as a commercial power supply is supplied to the converter 106a of the electromagnetic flow meter shown in FIG. It is assumed that the AC power supply 109 supplies an AC current 109c to the converters of all the electromagnetic flow meters in common.
The second timing signal generator 171 extracts the second timing signal 171s from the AC current 109c from the AC power supply 109. For example, as shown in FIG. 8, a pulse is generated when the amplitude of the AC current 109c becomes zero. In this case, if the AC power supply 109 is a commercial power supply, the frequency of the second timing signal 171s is 100 Hz or 120 Hz.
The reset signal generator 172 divides the frequency of the second timing signal 171s output from the second timing signal generator 171 to generate a reset signal 172s. The reset signal 172s is output to the first timing signal generator 162 at a predetermined cycle.
[0045]
The first timing signal generator 162 divides the frequency of the clock signal 61s output from the clock signal generator 61 to generate a first timing signal 162s having a desired frequency. Normally, after outputting the first timing signal 162s, a predetermined number of clock signals 61s are counted, and then the next first timing signal 162s is output. However, when the reset signal 172s is input from the reset signal generator 172, the next first timing signal 162s is output at that time as shown in FIG. Therefore, even if there is an error in the frequency of the clock signal 61s and the error causes a shift in the timing of the first timing signal 162s, the timing of the first timing signal 162s is corrected by the reset signal 172s.
[0046]
Here, the set frequency of the first timing signal 162s is f₁  , The frequency of the second timing signal 171s is represented by f₂  Then, the period T of the reset signal 172s is set so as to satisfy Expression (1). Here, a and b are relatively prime natural numbers.
T = a / f₁  = B / f₂                      ... (1)
For example, when the excitation frequency is set to 85 Hz and a 50 Hz commercial power supply is used as the AC power supply 109, f₁= 170Hz, f₂= 100 Hz, a = 17, b = 10, and the period T of the reset signal 172 s is 0.1 sec.
[0047]
If the cycle T of the reset signal 172s is set in this way, the reset signal 172s is output at the time when the timing of the first timing signal 162s and the timing of the second timing signal 172s substantially match. Thereby, the amount of correction of the timing of the first timing signal 162s can be kept to a minimum, so that the continuity of the first timing signal 162s can be maintained.
Note that when setting the period T of the reset signal 172s, it is not necessary that the equation (1) is strictly satisfied, and the equation (1) is recognized within an allowable range. Further, the cycle of the reset signal 172s may be a natural number multiple of the cycle T satisfying the expression (1).
[0048]
In such a configuration, the frequencies of the first timing signals 162s generated by the respective electromagnetic flow meters are all set to the same value. Then, the timing of the first timing signal 162s is periodically corrected by each electromagnetic flow meter based on the AC current 109c obtained in common by all the electromagnetic flow meters, so that the first Can be synchronized with the timing signal 162s. The first timing signal 162s is output to both the excitation unit 63 and the sampling control unit 64, and serves as a reference for the operation of the excitation unit 63 and the sampling control unit 64. Therefore, the excitation timings of all the electromagnetic flow meters can be synchronized.
[0049]
In this case, it is not necessary that the phases of the first timing signals 162s of the respective electromagnetic flow meters match. FIG. 10 is a timing chart showing the phase relationship between the first timing signals 162s of the converters 106a and 106b of the electromagnetic flow meters provided in the adjacent injection pipes 2a and 2b, respectively. Are the first timing signal 162s of the converter 6a and the AC flow rate signal 65s, respectively.
[0050]
As shown in FIGS. 10A and 10B, even if the phases of the first timing signals 162s of the converters 106a and 106b do not match, the phase difference between the two is maintained. Therefore, even if the timing of the first timing signal 162s in the converter 106b is included in the sampling period of the AC flow rate signal 65s in the converter 106a (the hatched portion in FIG. 10C), the adjacent electromagnetic flow meter Will be included equally in the flow rate signals sequentially output from the converter 106a. Therefore, when viewed only in a system including the converter 106a, that is, a system including the injection pipe 2a, the detector 105a, the converter 106a, the control unit 8a, and the valve 3a, the filling amount of the container 1a is not reproduced. There is. Therefore, by individually adjusting the controllers 8a to 8n before the operation of the filling machine, all the containers 1a to 1n can be filled with a certain amount of fluid.
[0051]
In addition, since the excitation frequency of each electromagnetic flow meter is set to a desired value in each first timing signal generator 162, the filling machine using the electromagnetic flow meter shown in FIG. This is effective in shortening the time for filling the fluid into the small containers 1a to 1n.
On the other hand, in the filling machine using the electromagnetic flow meter shown in FIG. 7, there is no need to connect the converters 6 a to 6 n with the synchronization signal line 7. Therefore, when one of the many converters 6a to 6n fails, for example, only the failed converter needs to be replaced.
[0052]
In the electromagnetic flow meter shown in FIG. 7, the first timing signal generator 162 of each electromagnetic flow meter constitutes an excitation frequency setting means for setting the excitation frequency of each electromagnetic flow meter to a desired value. A second timing signal generator 171, a reset signal generator 172, a first timing signal generator 162 (which constitutes a timing correction unit as described above), and an exciting unit 63 of the electromagnetic flow meter, Synchronization means for synchronizing the excitation timing is configured.
[0053]
Next, a case where the electromagnetic flowmeter is driven by a DC power supply and no AC power is supplied will be described.
FIG. 11 is a block diagram showing another configuration example of the electromagnetic flow meter. Although the electromagnetic flow meter shown in this figure is provided in the injection pipe 2a, the electromagnetic flow meters provided in the other injection pipes 2b to 2n have exactly the same configuration. In FIG. 11, the same parts as those in FIGS. 2 and 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.
Since no AC power is supplied to this electromagnetic flowmeter, AC noise (AC signal) generated by an AC current output from one AC power supply such as a commercial power supply is used. This AC noise propagates through each of the injection tubes 2a to 2n.
[0054]
The input side of the second timing signal generator 181 is connected to the reference potential 54 of the detector 105a, and to the case potential (normally, ground potential) 183 of the converter 116a via the input capacitor 184. . The second timing signal generator 181 detects the AC noise from the potential difference between the two potentials 54 and 183. Then, similarly to the second timing signal generator 171 shown in FIG. 7, the second timing signal 181s is extracted from the detected AC noise and output to the reset signal generator 172. Other configurations are the same as those of the electromagnetic flow meter shown in FIG.
[0055]
As described above, by utilizing the AC noise distributed to each of the injection pipes 2a to 2n, even an electromagnetic flowmeter driven by a DC power supply is similar to the case where the electromagnetic flowmeter shown in FIG. 7 is used. The effect is obtained.
Means for detecting AC noise from piping is described in, for example, JP-A-6-160138, and the electromagnetic flowmeter shown in FIG. 11 utilizes all the AC noise detecting means described in the above-mentioned publication. it can.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, the filling machine according to the present invention includes excitation frequency setting means for setting the excitation frequency in each electromagnetic flow meter to a desired frequency, and synchronization means for synchronizing the excitation timing in each electromagnetic flow meter. is there. With this configuration, even when the excitation frequency is set higher than, for example, 25 Hz or 30 Hz, the excitation timing can be synchronized between the respective electromagnetic flow meters. For this reason, it is possible to prevent an uncertain error due to differential noise from a nearby electromagnetic flow meter from being included in the flow signal. Therefore, good reproducibility of the filling amount can be obtained even when shortening the time for filling each container with fluid or filling a small container with fluid.
[0057]
In addition, a synchronization signal generated by one electromagnetic flowmeter is supplied to another electromagnetic flowmeter via a synchronization signal line, and the excitation of all the electromagnetic flowmeters is synchronized with the synchronization signal. Thus, the respective electromagnetic flow meters can be synchronized without significantly changing the configuration of a conventional electromagnetic flow meter. In this case, a fixed amount of fluid can be accurately filled in all the containers to be simultaneously filled.
Also, the first timing signal is generated individually by each electromagnetic flow meter, and the timing of the first timing signal is periodically corrected based on the AC signal obtained in common by all the electromagnetic flow meters, and The excitation of the electromagnetic flowmeter is synchronized. Since there is no need to connect the electromagnetic flowmeters with a synchronization signal line, when one of the many electromagnetic flowmeters fails, for example, only the failed electromagnetic flowmeter needs to be replaced.
Further, the continuity of the first timing signal is corrected by correcting the timing of the first timing signal when the timing of the second timing signal extracted from the AC signal substantially coincides with the timing of the first timing signal. Can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a filling machine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an electromagnetic flow meter including a detector 5a and a converter 6a.
FIG. 3 is a timing chart showing signals of respective parts of the electromagnetic flow meter shown in FIG.
FIG. 4 is a timing chart showing a phase relationship between excitation voltages of respective converters of the electromagnetic flowmeter provided in the adjacent injection pipes.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a flow rate in an injection pipe and a flow rate signal.
FIG. 6 is a timing chart showing signals of various parts of the electromagnetic flow meter when excitation is performed using an excitation voltage having another waveform.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of an electromagnetic flowmeter used in a filling machine according to a second embodiment of the present invention.
8 is a timing chart showing an operation of a second timing signal generator of the electromagnetic flow meter shown in FIG.
FIG. 9 is a timing chart showing an operation of a first timing signal generator of the electromagnetic flow meter shown in FIG. 7;
FIG. 10 is a timing chart showing a phase relationship between first timing signals of respective converters of the electromagnetic flow meter provided in the adjacent injection pipes.
FIG. 11 is a block diagram illustrating another configuration example of the electromagnetic flow meter used in the filling machine according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional filling machine using an electromagnetic flow meter.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of an electromagnetic flow meter.
FIG. 14 is a timing chart showing signals of various parts of the electromagnetic flow meter shown in FIG.
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a flow rate in an injection pipe and a flow rate signal.
FIG. 16 is a block diagram showing another configuration example of the electromagnetic flow meter.
FIG. 17 is a timing chart for explaining a problem when the electromagnetic flow meter shown in FIG. 16 is used for a filling machine.
[Explanation of symbols]
1a-1n container, 2a-2n injection tube, 3a-3n valve, 5a-5n detector of electromagnetic flow meter, 6a-6n converter of electromagnetic flow meter, 7 synchronization signal line, 8 control , 51a, 51b ... exciting coil, 52a, 52b ... electrode, 53 ... ground ring, 54 ... reference potential, 61 ... clock signal generator, 61a ... clock signal, 62 ... synchronization signal generator, 62a ... synchronization signal, 63 ... Exciting section, 63s, 63ss ... Exciting signal, 64 ... Sampling control section, 64s, 64ss, 64t, 64tt ... Sampling signal, 65 ... Amplifying section, 65a-65c ... Amplifier, 65s, 65ss ... AC flow rate signal, 66 ... Sample Hold section, 66a, 66b: switch, 66c, 66d: resistor, 66e, 66f: capacitor, 66g: differential amplifier, 66s, 66ss: DC flow rate signal , 67 ... A / D converter, 68 ... Calculation processing unit, 69 ... Output unit, 109 ... AC power supply, 109c ... AC current, 162,171,181 ... Timing signal generation unit, 162s, 171s, 181s ... Timing signal, 172: reset signal generator, 172s: reset signal, 183: case potential, 184: input capacitor.

Claims

A number of injection tubes arranged in close proximity to each other for injecting a fluid into each of the number of containers;
A valve that is provided for each of the injection pipes and opens and closes each of the injection pipes based on an open signal and a close signal,
An electromagnetic flowmeter that is provided for each injection pipe and outputs a flow rate signal by calculating a flow rate based on an electromotive force generated by applying an alternating magnetic field to the fluid in each injection pipe,
Outputting the open signal to each of the valves, and outputting each of the containers so that each of the containers is filled with a certain amount of the fluid based on the flow signal output from each of the electromagnetic flow meters after the output of the open signal. Control means for outputting the close signal to each of the valves,
Excitation frequency setting means for setting the excitation frequency in each of the electromagnetic flow meters to a desired frequency,
Synchronization means for synchronizing the excitation timing in each of the electromagnetic flowmeters ,
The excitation frequency setting means is included in one of the electromagnetic flow meters and divides a clock signal of the electromagnetic flow meter to generate a synchronization signal having a frequency of the desired value. Composed,
The synchronization means includes a synchronization signal line for transmitting the synchronization signal generated by one of the electromagnetic flow meters to all the other electromagnetic flow meters, and a synchronization signal line included in each of the electromagnetic flow meters, and in synchronism with the sync signal is composed of an excitation means for performing the excitation filling machine according to claim Rukoto.

A number of injection tubes arranged in close proximity to each other for injecting a fluid into each of the number of containers;
A valve that is provided for each of the injection pipes and opens and closes each of the injection pipes based on an open signal and a close signal,
An electromagnetic flowmeter that is provided for each injection pipe and outputs a flow rate signal by calculating a flow rate based on an electromotive force generated by applying an alternating magnetic field to the fluid in each injection pipe,
Outputting the open signal to each of the valves, and outputting each of the containers so that each of the containers is filled with a certain amount of the fluid based on the flow signal output from each of the electromagnetic flow meters after the output of the open signal. Control means for outputting the close signal to each of the valves,
Excitation frequency setting means for setting the excitation frequency in each of the electromagnetic flow meters to a desired frequency,
Synchronization means for synchronizing the excitation timing in each of the electromagnetic flowmeters,
The excitation frequency setting means, wherein the electromagnetic flow meter is included in each and the timing signal to generate a first timing signal a clock signal of the electromagnetic flowmeter of that by dividing a frequency of the desired value generator Constituted by means,
The synchronization means, the respective electromagnetic flow meters included in each and all of the electromagnetic flow meter timing correction means for correcting the timing in a predetermined cycle of said based on the alternating signal obtained in the common first timing signal And an exciting means included in each of the electromagnetic flow meters and exciting in synchronization with the first timing signal.

The filling machine according to claim 2 ,
The filling machine , wherein the AC signal used by the synchronization means is an AC current commonly supplied to each of the electromagnetic flow meters from an AC power supply .

The filling machine according to claim 2 ,
The filling machine, wherein the AC signal used by the synchronization means is an AC noise generated by an AC current output from one AC power supply.

The filling machine according to claim 2 ,
The timing correcting means of the synchronizing means includes a means for extracting a second timing signal from the AC signal, and a means for extracting the second timing signal when the timing of the first timing signal substantially coincides with the timing of the second timing signal. Means for correcting the timing of the first timing signal .